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作者：吴祥业;蒙显泽;王帅;王婧雅;庞政;
单位：内蒙古科技大学矿业与煤炭学院;内蒙古自治区矿业工程重点实验室;内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心;内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心;
摘要：为明确采动应力条件下锚杆/索支护体与围岩间的力学关系,采用理论分析、数值模拟和现场观测的方法进行了研究。建立了符合实际锚杆/索受力变形特征的多级可变刚度锚杆索PFC~(3D)离散元数值模型,分析了多级可变刚度预应力锚杆/索轴力分布特征,阐明了锚杆/索的支护特性和受采动影响的受力、破断特征。研究结果表明:(1)基于离散元锚杆/索颗粒运动特性和接触模型特性展现工程锚杆/索受力变形特征,改变颗粒拉伸过程中平行黏结法向刚度(■)值控制颗粒接触刚度,实现离散元锚杆/索变刚度功能;(2)引入阶段临界系数作为多级可变刚度判定阈值,实现了单根轴向单排颗粒锚杆/索在受拉过程中多级刚度特性,构建了不同类型多级可变刚度离散元锚杆/索模型,其特征曲线符合实验室锚杆/索拉伸特性;(3)获得三维巷道围岩预应力锚杆/索轴力分布特征,自由段轴力基本保持不变呈圆柱状分布,锚固段轴力呈圆锥状,分界点处达到峰值;(4)采动应力作用下,轴力大小呈现先减小后增大的趋势,两帮相同位置锚杆轴力大小呈现非对称性特征;失效锚索周围锚杆轴力大于有效锚索周围锚杆轴力,锚杆/索轴力变化出现阶段性规律,并展现出锚杆/索拉、剪、弯、扭受力变形特征,符合现场锚杆/索破断类型。
关键词：颗粒流;预应力锚杆/索;变刚度特性;巷道支护
基金资助：国家自然科学基金资助项目(52264010); 内蒙古自治区自然科学基金资助项目(2024 LHMS05017); 内蒙古自治区直属高校基本科研业务费资助项目(2023QNJS096)
